Forscher stellen bislang kleinste Gitterstruktur am 3D-Drucker her

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben die bislang kleinste künstlich hergestellte Gitterstruktur mit Hilfe von 3D-Drucktechnologie produziert.

Dazu wurde das Photonic Professional GT 3D Laser-Lithografiesystem vom Hersteller Nanoscribe verwendet. Dieser arbeitet mit direkten Laserschreiben, einem Zwei-Photonen-Absorptionsprozess um dreidimensionale Objekte auf der Mikro- und Nanoskala herzustellen. Dabei wird ein Lichtstrahl durch ein Mikroskop fokussiert und das flüssige Polymer bildet am Fokuspunkt einen dreidimensionalen Bildpunkt (Voxel) durch das Absorbieren von zwei Photonen.

Das extrem belastbare Fachwerk besteht aus glasartigem Kohlenstoff und verfügt über Stränge die kürzer als 1 µm und im Durchmesser kleiner als 0,2 µm sind. Durch einen im Vakuum durchgeführten Erhitzungsprozess nach dem 3D-Druck schrumpfen die Strukturen um 80% und stellen somit das bislang kleinste Fachwerk dar.

These nanolattice materials exhibit effective strengths up to 1 GPa at a density well below that of liquid water. Therefore, diamond remains the only bulk material with a notably higher strength-to-density ratio.

Der glasartige Kohlenstoff ist ein High-Tech-Werkstoff, der aus purem Kohlenstoff hergestellt wird und über glas-, keramik- und graphitähnliche Eigenschaften verfügt. Laut den Forschern sind die Strukturen sehr nahe an der theoretisch höchsten Belastbarkeit für glasartiges Kohlenstoff-Fachwerk. Unter den Feststoffen hat nur Diamant eine noch höhere spezifische Stabilität.

Die Forschungsergebnisse, publiziert in der Studie mit dem Titel
“Approaching theoretical strength in glassy carbon nanolattices“, sind ein bedeutender Schritt vorwärts im Bereich leichter mechanischer Metamaterialien. Strukturen wie diese könnten Anwendung in Elektroden, Filtern oder optischen Komponenten finden.